具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的注气驱替促抽煤层瓦斯钻孔布置方法。

如图1-5所示，根据本发明实施例的注气驱替促抽煤层瓦斯钻孔布置方法包括：

S1：根据煤层赋存条件和现场实际情况，选用实施注气驱替的方式。具体地，根据矿井是否存在底抽巷1或煤层的厚度选取不同的注气驱替方式。

S2：选定实施注气驱替促抽煤层瓦斯的区域，并在区域内钻取抽采孔3和注气孔4。具体地，实施区域可以为指定的区域或瓦斯含量较大的区域，并在这个区域内进行钻取抽采孔3和注气孔4，注气孔4用于注入高压气体，驱替出的瓦斯气体经抽采孔3抽出。

S3：对抽采孔3和注气孔4进行封孔。由此，保障注4气孔和抽采孔3的密封。

S4：将注气孔4接入高压注气系统，抽采孔3接入抽采系统，用于实施注气驱替。由此，高压注气系统将高压气通过注气孔4注入煤层内，抽采系统将驱替出的瓦斯混合气体通过抽采孔3抽出。

根据本发明实施例的注气驱替促抽煤层瓦斯钻孔布置方法，通过步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4，由此，可将煤层内的瓦斯驱替促抽出来，为驱替工艺规模化应用提供技术参考和规范指导。

在一些实施例中，在S1步骤中，若煤矿存在底抽巷1，注气驱替的方式选用底抽巷驱替注抽钻孔扇形布置方式，底抽巷驱替注抽钻孔扇形布置方式为多个孔组，孔组包括抽采孔3和多个注气孔4，且抽采孔3位于相邻注气孔4之间。

具体地，如图2-3所示，底抽巷驱替注抽钻孔扇形布置方式为多个孔组，孔组包括一个注气孔4和两个抽采孔3，且注气孔4位于两个抽采孔3之间。由于底抽巷驱替注抽钻孔扇形布置方式能够覆盖整个选定钻孔的区域，因此，提升注气驱替促抽瓦斯效率。

在一些实施例中，在S3步骤中，对于底抽巷驱替注抽钻孔扇形布置方式，抽采孔3和注气孔4保障全岩段封孔。底抽巷1是底板巷道，位于煤层下方的岩层。由此，在对抽采孔3和注气孔4进行封孔时，需要保障全岩段封孔，保证注气促抽时钻孔的气密性，提升驱替促抽瓦斯效率。

在一些实施例中，在S1步骤中，若煤矿不存在底抽巷1，且工作面顺槽2的煤层厚度小于3.5m时，选用煤层注抽钻孔单排平行布置方式，煤层注抽钻孔单排平行布置方式为多个孔组，多个孔组沿工作面顺槽2的走向(如图4所示的左右方向)间隔设置，孔组包括多个抽采孔3和注气孔4，多个抽采孔3沿工作面顺槽2的走向间隔设置，注气孔4设在相邻抽采孔3之间。

具体地，如图4所示，钻孔施工选在工作面顺槽2，钻孔开孔层位选在煤层中部，且多个孔组沿煤层走向间隔设置，每个孔组包括一个注气孔4和两个抽采孔3，注气孔4位于两个抽采孔3之间，且两个抽采孔3和注气孔4沿工作面顺槽2的走向间隔设置。本煤层钻孔布置采用平行设计，使得一个注气孔4服务于两个抽采孔3，提高注气驱替的效率。

可以理解的是，煤层注抽钻孔单排平行布置方式中的注气孔4和抽采孔3之间的间距以及钻孔参数不做限制，可根据实际情况进行调整。

在一些实施例中，在S1步骤中，若煤矿不存在底抽巷1，且工作面顺槽2的煤层厚度大于3.5m时，选用煤层注抽钻孔双排平行布置方式。煤层注抽钻孔双排平行布置方式包括多个孔组，多个孔组沿工作面顺槽2的走向间隔设置，多个孔组包括多个抽采孔3和注气孔4，抽采孔3包括多个第一抽采孔31和多个第二抽采孔32，多个第一抽采孔31和多个第二抽采孔32双排布置，且多个第一抽采孔31组沿工作面顺槽2的走向(如图5所示的左右方向)间隔设置，多个第二抽采孔32组沿工作面顺槽2的走向间隔设置，注气孔4位于相邻的第一抽采孔31和相邻的第二抽采孔32中的任一者之间。

具体地，如图5所示，钻孔施工位于工作面顺槽2内，钻孔开孔高度根据巷道高度及钻机能力确定，且多个孔组沿工作面顺槽2的走向间隔设置，多个孔组包括四个抽采孔3和一个注气孔4，四个抽采孔3包括两个第一抽采孔31和两个第二抽采孔32，两个第一抽采孔31和两个第二抽采孔32双排布置，两个第一抽采孔31沿工作面顺槽2的走向间隔设置，两个第二抽采孔32沿工作面顺槽2的走向间隔设置，注气孔4位于两个第一抽采孔31之间，且注气孔4和两个第一抽采孔31沿工作面顺槽2的走向间隔设置。由此，在工作面顺槽2布置双排上下交错注气孔4和抽采孔3，以一个注气孔4四周辐射四个抽采孔3，通过改变钻孔倾角参数，保障组内各抽采孔3和注气孔4间距相等，提高注气驱替的效率。

值得说明的是，本发明实施例的注气驱替促抽煤层瓦斯钻孔布置方法，通过本发明人实际应用得出底抽巷驱替注抽钻孔扇形布置方式、煤层注抽钻孔单排平行布置方式和煤层注抽钻孔双排平行布置方式均由发明人现场验证可行的，且驱替煤层瓦斯的方法相比相关技术中的瓦斯抽采投入成本低、技术难度小、瓦斯抽采的效率高。

可以理解的是，本发明实施例中煤层注抽钻孔双排平行布置方式中的注气孔4和抽采孔3之间的间距以及钻孔参数不做限制，可根据实际情况进行调整。而且在相邻的孔组中，其中一个孔组的注气孔4位于两个第一抽采孔31之间，另一个孔组的注气孔4位于两个第二抽采孔32之间，减小注气驱替影响的空白带，增加驱替促抽煤层瓦斯产量。

在一些实施例中，在S3步骤中，所述注、抽钻孔需保障足够的封孔长度用以保证钻孔气密性。由于井下巷道在掘进及锚固的过程中煤体有裂隙发育，为保障将煤巷沿壁面向煤体方向裂隙区域封住，提升钻孔密封性，注抽钻孔需保证一定长度的封孔距离。

在一些实施例中，在S3步骤中，在注气孔4的孔口加装钢管，便于与外部注气管路连接，同时保障注气孔4注气时孔口安全。由于，注气孔4内注入的是高压气，导致注气孔4的孔口压力过高。由此，在注气孔4的孔口处安装耐压钢管，提高注气孔4的孔口的耐压性能。

在一些实施例中，在S4步骤中，抽采孔3通过管路进行汇流，汇流管接至抽采系统。由此，实现抽采孔3至抽采系统的联通，用于将驱替出的瓦斯气体抽出煤层。

在一些实施例中，高压注气系统中的高压气为空气、氮气和二氧化碳中的任一种或者空气、氮气和二氧化碳至少两者混合的任一种。具体地，高压气可以为空气，氮气，二氧化碳(或液态CO₂)以及三者以不同的比例混合，或氮气和二氧化碳以不同的比例混合。由此，同时由于氮气和二氧化碳具有惰性，在注入煤层驱替瓦斯的同时，可进一步防治煤层自燃。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。